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揭秘:专家为何敢徒手接触核武级别铀?

在这张引人注目的图片中,我们看到一位专家手中捧着一块看似普通的金属饼。然而,这并非普通的金属,而是一种由铀、锆和钼等金属组成的特殊合金。铀,这个众所周知的放射性元素,正是核燃料的关键成分。在我们的想象中,接触这种放射性核材料需要全副武装,从头到脚严密防护,以避免受到辐射的伤害。但是,这位专家却敢于直接用手拿起这块放射性物质,甚至不需要戴手套,只是在接触之后需要洗手。这样的操作真的安全吗?

让我们先了解一下核能的原理。不同于化学炸弹,核弹的爆炸能量来源于核聚变和核裂变这两种核反应。核反应与化学反应的主要区别在于,核反应发生在原子核层面,能够改变元素的种类。以原子弹为例,其内部填充的核材料是纯度高达90%以上的浓缩铀。当铀发生链式裂变时,便能释放出巨大的能量。核武器的威力令人震惊,爆炸后能够释放出极强的核辐射,这些辐射正是大量铀原子核裂变后释放的结果。

一提到辐射,许多人都会感到恐惧。然而,当我们对辐射有了更深入的了解后,我们的看法可能会发生改变。辐射实际上是能量以电磁波或粒子的形式向外扩散的现象。它可以分为电离辐射和非电离辐射两种类型。通常情况下,只有电离辐射才会在短时间内对人体造成较大伤害。然而,非电离辐射并不可怕。例如,太阳光就是一种电磁辐射,而且任何温度高于绝对零度(-273.15°C)的物体都会持续向外界辐射红外线。我们每时每刻都在接受这些电磁辐射的照射,但并不会因此而受到伤害。

微观粒子具有波粒二象性,电离辐射是指波长小于100纳米的辐射,核辐射就属于这一类。核聚变或核裂变过程中会释放出核辐射,放射性元素衰变过程中也会释放核辐射。核辐射有多种类型,包括阿尔法射线(氦原子核)、贝塔射线(电子)、伽马射线(光子)、中子、正电子、中微子等。其中,阿尔法射线的穿透力较弱,可以用一张薄薄的纸阻挡;贝塔射线的穿透力稍强一些,需要用铝箔才能挡住;伽马射线的穿透力最强,需要厚厚的铅板才能挡住;中子射线的穿透能力甚至比伽马射线还要强。原子弹爆炸后会释放出大量的伽马射线和中子射线。

铀(U),原子序数为92,意味着其原子核中有92个质子。它在自然界中存在三种同位素:铀238、铀235和铀234,它们的丰度分别为99.28%、0.71%和0.006%。这三种同位素都具有放射性。铀238由马丁·海因里希·克拉普罗特于1789年发现,而铀235则由加拿大科学家邓史达于1935年发现。铀238虽然丰度高且能发生裂变,但不能持续自发地进行链式反应,因此被称为贫铀。相比之下,铀235可以持续进行链式反应,但由于其在自然界中的丰度较低,并且通常与铀238共存,因此需要将它们分离后才能提纯铀235,使其纯度达到90%以上,从而用于制造原子弹。高纯度铀235的获取过程并不容易,仅分离出1公斤武器级铀235就需要200吨铀矿石。

原子弹中装载的核材料就是这种核武级别的铀235。而在核聚变发电站中使用的通常是纯度约为3%的浓缩铀,远没有核武级别的浓缩铀纯度高。尽管许多人认为具有放射性的物质都非常危险,尤其是核武级别的铀235,但研究人员敢于徒手拿起它并不是因为他们不怕死,而是因为这样做实际上并没有危害。放射性元素会自发地释放出核辐射,但上文提到的三种铀的天然同位素衰变时只会辐射出阿尔法射线,而这种辐射甚至无法穿透我们的皮肤。我们身体表面的皮肤最外层是一层死皮,就像一层薄薄的盔甲一样保护着我们免受辐射的伤害。此外,这三种同位素的半衰期都非常长——铀238的半衰期约为45亿年,铀235的半衰期约为7亿年,铀234的半衰期约为25万年。因此,在短时间内直接接触核武级别的铀确实不会对身体造成任何危害。

当然,需要注意的是,尽管直接接触铀不会造成伤害,但如果铀进入人体内部仍然可能带来危害。毕竟它仍然具有一定的辐射性,并且还是一种重金属。当铀在反应炉中发生反应时,其辐射量会大大增加,变得非常危险。在这种情况下,即使穿上防护服也不能直接接触铀,需要使用机器人来进行操作。

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